Unix高级编程学习笔记（3）共享内存

Linux进程通信的方式有以下几种

• 管道(pipe)和有名管道（fifo）
• 消息队列
• 共享内存
• 信号量
• 信号(signal)
• 套接字(socket)

在这里我们看一下第3种: 共享内存(shared memory )。
共享内存就是两个或多个进程共享一块内存区域。这种通信方式允许两个不相关的进程能够访问处理同一块内存区域。从而达到进程间数据的交换和处理等。在这些进行通信方式中，共享内存是一种非常高效的通信方式，一种最快的通信方式。为什么快呢？只要我们向一个进程汇总写入的数据，则共享这个内存区域的所有进程都可见，从而达到提醒的目的。可以归为一句话：一处改变，随处可见。
原理：
共享内存是被多个进程共享的一块物理内存，而这些内存就是把共享内存区域映射到自己的虚拟内存中。从而对共享内存进行操作。
共享内存比pipe的优势:
1.用在任何进程，不比考虑进程关系，
2.读走后还存在数据
3.可以随机读取所需要的数据

接下来我们看一下关于共享内存的操作函数：
主要有：shmget();shmat();shmdt();shmctl();
在使用这些函数需引进头文件

#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

要实现共享内存通信，必须先有共享内存的区域。
我们看一下shmget这个函数

int shmget(key_t _key, size_t _size, int _shmflg);
_key: IPC_PRIVATE或者任何大于0的整数
_size：共享内存大小，必须是页大小的整数倍
_shmflg：标志位，IPC_CREAT 创建，若存在直接返回 IPC_CREAT | IPC_EXCL 若存在该key的共享内存则报错，

ipcs -m: 是查看系统共享内存块信息的命令，我们可以用来查看是否被创建成功。
ipcrm shm shmid：其中shmid是共享内存的标识ID

在shmget函数中，_key值通常是通过ftok函数得到，来生成唯一的KEY值ID。

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>

key_t ftok( char * fname, int id )
fname ：文件名（已经存在的文件名），一般使用当前目录”.”
id：子序号，只有8个比特被使用(0-255)

在一般的UNIX实现中，是将文件的索引节点号取出，前面加上子序号得到key_t的返回值。如指定文件的索引节点号为65538，换算成16进制为0x010002，而你指定的ID值为38，换算成16进制为0x26，则最后的key_t返回值为0x26010002。

查询文件索引节点号的方法是： ls -i

#include<sys/shm.h>
#include<sys/ipc.h>
void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg);

功能：允许进程访问共享内存。
返回值：成功返回共享内存的起始地址，失败返回-1.
参数：
_shmid ：共享内存的ID ，也就是shmget()函数的返回值。
_shmaddr：共享内存的起始地址。一般指定为0.
_shmflg：是本进程对共享内存的操作模式。一般指定为0，即可读可写。如果指定为SHM_RDONLY 的话就是只读模式。

使用完了内存我们要进行释放操作。

#include<sys/shm.h>
#include<sys/ipc.h>
int shmdt(_const void *＿shmaddr);
功能：释放共享内存，虽然释放不用了，但是共享内存仍然存在。
参数：共享内存的起始地址；就是shmat();函数的返回值。
返回值：成功返回0，失败返回-1.

例子：创建一个共享内存，一个进程往里写，另一个进程每隔一秒读取显示。sudo允许，不然会permission denied

#include<stdio.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<stdlib.h>

int main(int argc ,char *argv[])
{
    int shmid;
    char *addr;
    key_t key;

    key = ftok(".",155);
    printf("key =%d\n",key );  //key
    shmid= shmget(key  ,getpagesize(), IPC_CREAT);

    printf("shmid=%d\n",shmid);  //共享内存标识ID

    if(shmid==-1)
    {
        perror("shmget error:");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    addr=shmat(shmid,NULL,0); // 允许进程访问共享内存

    if(addr == -1)
    {
        perror("shmat error:");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf(" enter some words\n");
    while(1)
    {

        scanf("%s",addr);
        if(*addr == '#')
            break;      
    }
    return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>
#include<stdlib.h>
int main(int argc ,char *argv[])
{
    int shmid;
    char *addr;
    key_t key;

    key = ftok(".",155);
    printf("key =%d\n",key );  //key
    shmid= shmget(key  ,getpagesize(), IPC_CREAT);

    printf("shmid=%d\n",shmid);  //共享内存标识ID

    if(shmid==-1)
    {
        perror("shmget error:");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    addr=shmat(shmid,NULL,0); // 允许进程访问共享内存

    if(addr == -1)
    {
        perror("shmat error:");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    while(1)
    {
        sleep(1);
        printf("%s\n", addr);

        if(*addr == '#')
            break;      
    }


    return 0;
}